Design and Modelling of a Novel Hybrid Vibration Converter based on Electromagnetic and Magnetoelectric Principles

Supplying wireless sensors from ambient energy is nowadays highly demanded for a higher flexibility of use and low system maintenance costs. Vibration sources are thereby especially attractive due to their availability and the relatively high energy density they can provide. The aim of this work is to realize a hybrid energy converter for vibration sources having low amplitude and low frequency. The idea is to combine two diverse harvesters to realize a higher energy density and at the same time to improve the converter reliability. We focus on the design, modeling, and test of the hybrid vibration converter. For an appropriate converter design, the vibration profiles of several ambient vibration sources are characterized. The results show that the typical frequency and acceleration ranges are between 5 Hz to 60 Hz and 0.1 g to 1.5 g respectively. The proposed converter is based on the magnetoelectric (ME) and electromagnetic (EM) principles. These two principles can be easily combined within almost the same volume, because they generate energy form the same varying magnetic field coupled to the mechanical vibration of the source. Thereby, the energy density is improved as the ME converter is incorporated within the relatively large coil housing of the electromagnetic converter. The proposed converter is based on the use of a magnetic spring instead of the typically used mechanical springs, which applies the repulsive force to the seismic mass of the converter. The applied vibration is transmitted to the converter based on the magnetic spring principle instead of the conventional mechanical springs. Due to the nonlinearity of the magnetic spring, the converter is able to operate for a frequency bandwidth instead of resonant frequency which is the case while using a mechanical spring. Hence, this leads to realize a high converter efficiency even under random vibrations characterized by frequency bandwidth. As well, using magnetic spring principle enables to adjust the resonant frequency of the converter relative to the applied vibration source easily by just adjusting the moving magnet size. For the converter design, a parametric study is conducted using finite element analysis. Two main criteria are thereby taken into account, which are the compactness and the efficiency of the converter. Parameters affecting these two criteria are classified in mechanical, electromagnetic and magnetoelectric parameters. Results show that the combination of the EM and ME principles leads to an improvement of the energy output compared to a single EM or ME converter. The novel hybrid converter is realized and tested under harmonic and real vibration profiles. It comprises two main parts: A fixed part, where the coils and the ME transducer are fixed in order to ensure a good reliability of the converter by avoiding wire movements. A moving part, where the moving magnet of the magnetic spring and the magnetic circuit are placed. The presented converter is reliable and compact, which is able to harvest energy with a maximum output power density of 0.11 mW/cm³ within a frequency bandwidth of 12 Hz for a resonance frequency of 24 Hz under an applied harmonic vibration with an amplitude of 1 mm.Die Versorgung von drahtlosen Sensoren aus der Umgebungsenergie ermöglicht heutzutage eine hohe Einsatzflexibilität und die Senkung des Systemwartungsaufwands. Schwingungsquellen sind aufgrund ihrer Verfügbarkeit und der damit erreichbaren Energiedichte besonders attraktiv. Ziel dieser Arbeit ist es, einen hybriden Energiewandler für Vibrationsquellen mit geringer Amplitude und niedriger Frequenz zu realisieren. Der Ansatz dabei ist, zwei verschiedene Wandler zu kombinieren, um eine höhere Energiedichte zu erreichen und die Zuverlässigkeit zu verbessern. Der Entwurf konzentriert sich auf die Modellierung und den Test des hybriden Vibrationswandlers. Für einen geeigneten Wandlerentwurf werden die Schwingungsprofileigenschaften mehrerer Umgebungsschwingungsquellen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die typische Frequenz zwischen 5 Hz und 60 Hz und der Beschleunigungsbereich zwischen 0,1 g und 1,5 g liegen. Der vorgeschlagene Wandler kombiniert das magnetoelektrischen (ME) Prinzip mit dem elektromagnetischen (EM) Prinzip. Diese beiden Prinzipien können innerhalb des fast gleichen Volumens leicht integriert werden, da sie Energie aus der Variation des gleichen Magnetfeldes, das mit der mechanischen Schwingung gekoppelt ist, erzeugen können. Dadurch wird die Energiedichte verbessert, da der ME-Wandler in das relativ große Spulengehäuse des elektromagnetischen Wandlers eingesetzt werden kann. Darüber hinaus basiert der vorgeschlagene Wandler auf der Verwendung von Magnetfedern, um die Repulsivkraft auf die seismische Masse zu realisieren. Aufgrund der Nichtlinearität der Magnetfeder, kann der Wandler in einem breiteren Frequenzbereich betrieben werden, anstatt nur bei der Resonanzfrequenz, wie es bei der Verwendung einer mechanischen Feder der Fall ist. Dies führt dazu, dass der Wandler auch bei zufälligen breitbandigen Schwingungsquellen effizient betrieben werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung des Magnetfederprinzips eine einfache Einstellung der Resonanzfrequenz des Wandlers in Bezug auf die Schwingungsquelle, durch Einstellen der Größe des beweglichen Magneten. Für den Wandlerentwurf wird eine Parameterstudie mit Hilfe der Finite-Elemente-Analyse durchgeführt. Zwei Hauptkriterien werden dabei berücksichtigt: Die Kompaktheit und die Energieeffizienz des Wandlers. Parameter die diese beiden Kriterien beeinflussen, können in mechanische, elektromagnetische und magnetoelektrische unterteilt werden. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die Kombination der EM- und ME-Prinzipien zu einer Verbesserung der Energieausbeute im Vergleich zu einem einzelnen EM- oder ME-Wandler geführt hat. Der neuartige Hybrid-Wandler wurde realisiert und unter harmonischen und realen Schwingungsprofilen getestet. Der Wandler besteht aus zwei Hauptteilen: Ein festes Teil, an dem die Spulen und der ME-Wandler befestigt sind, um eine hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten indem auf einen beweglichen Draht verzichtet wird, und ein bewegliches Teil, das sich aus einem beweglichen Magneten zusammensetzt. Der vorgestellte Wandler ist zuverlässig, kompakt und in der Lage, Energie mit einer maximalen Ausgangsleistungsdichte von 0,11 mW/cm 3 und einer Bandbreite von 12 Hz bei einer Resonanzfrequenz von 24 Hz unter einer angelegten harmonischen Schwingung mit einer Amplitude von 1 mm zu gewinnen

Détresse Financière et restructurations des structures de Gouvernance : Une Analyse de Survie.

Dans cette étude, nous examinons l'effet de la détresse financière sur la structure de gouvernance des firmes en difficulté. Notre analyse est basée sur un panel de 42 firmes américaines affichant un ratio de couverture faible et un déclin continu des résultats par action entre 1995 et 2005. Nous suivons le développement des firmes à travers leur cycle de détresse et nous accordons une attention particulière aux diverses restructurations de gouvernance. Ensuite, nous examinons le rôle de ce type de restructurations sur la survie des firmes par une technique d'analyse de survie : la régression de Cox (1972). Les résultats de cette étude indiquent que les mesures de restructurations des gouvernances prises sur un horizon de deux ans à compter de l'année de difficulté diffèrent de celles prises sur un horizon de 3 ou de 4 ans. En effet, si la taille du conseil augmente dans les 2 ans qui suivent de détresse, elle connaît une réduction dans la 3ème et 4ème année de détresse. De même pour la propriété des administrateurs externes qui connaît une augmentation dans la 2ème année et puis une réduction à partir de la 3ème et 4ème année de difficulté. Par contre, toutes les mesures d'amélioration de l'indépendance du conseil telle que la multiplication des réunions, la séparation des structures de leadership, l'augmentation de la propriété du CEO et de la propriété managériale pour aligner les intérêts des mangers sur ceux des actionnaires ont été stables durant les années de détresse. La propriété institutionnelle connaît une augmentation significative à partir de la 3éme année de difficulté, ce qui indique une certaine réactivité des institutionnels à protéger leurs portefeuilles. Les résultats de l'analyse de survie mettent en évidence l'influence positive et significative du pourcentage des administrateurs externes dans le conseil sur la survie des firmes. Les changements des structures d'actionnariat ont un effet significatif sur la probabilité de survie, notamment pour la propriété managériale. Enfin, les résultats ont démontré que la rotation de l'équipe dirigeante a un effet significatif sur la survie des firmes en difficulté.restructuration des structures de gouvernance; détresse financière; analyse de survie

Design study of a magnetoelectric-electromagnetic vibration energy converter for energy harvesting

The aim of this paper is to design a combination of a magnetoelectric-electromagnetic (ME-EM) vibration converter in order to reach an improved energy outcome. In this paper, the influence of magnets polarization and magnetoelectric transducer and coil direction are investigated. For this purpose, a finite element model is developed using one coil, one ME transducer in a magnetic circuit. Simulation results show that a better magnetic field distribution and variation is reached, if the magnetic circuit magnets are placed in attraction. Radial polarization shows decisive advantages in comparison with axial polarization. The placement of coil parallel to the magnetic circuit direction and the magnetization of the ME transducer along its width is the optimal direction relative to the magnetic circuit

QoE assessment for SVC streaming in ENVISION

Scalable video coding has drawn great interest in content delivery in many multimedia services thanks to its capability to handle terminal heterogeneity and network conditions variation. In our previous work, and under the umbrella of ENVISION, we have proposed a playout smoothing mechanism to ensure the uniform delivery of the layered stream, by reducing the quality changes that the stream undergoes when adapting to changing network conditions. In this paper we study the resulting video quality, from the final user perception under different network conditions of loss and delays. For that we have adopted the Double Stimulus Impairment Scale (DSIS) method. The results show that the Mean Opinion Score for the smoothed video clips was higher under different network configuration. This confirms the effectiveness of the proposed smoothing mechanism.Comment: IEEE 20th International Conference on Electronics, Circuits, and Systems (IEEE ICECS 2013), Abu Dhabi : United Arab Emirates (2013

Overview on Mediterranean Shark’s Fisheries: Impact on the Biodiversity

Bibliographic analysis shows that the Mediterranean Sea is a hot spot for cartilaginous species biodiversity, including sharks, rays, and chimaeras; 49 sharks and 36 rays were recorded in this region. However, they are by far the most endangered group of marine fish in the Mediterranean Sea. The IUCN Red List shows clearly the vulnerability of elasmobranchs and the lack of data; 39 species (53% of 73 assessed species) are critically endangered, endangered, or vulnerable. The biological characteristics of elasmobranchs (low fecundity, late maturity, and slow growth) make them more vulnerable to fishing pressure than most teleost fish. Overfishing, the wide use of nonselective fishing practices, and habitat degradation are leading to dramatic declines of these species in the Mediterranean Sea. In general, elasmobranchs are not targeted but are caught incidentally. In many fisheries, they are, however, often landed and marketed. A decline in cartilaginous fish species landings has been observed while fishing effort has generally increased. Better understanding of the composition of incidental and targeted catches of sharks by commercial fisheries are fundamentally important for the conservation of these populations. Moreover, problems encountered by elasmobranchs in the area are highlighted, and conservation measures are suggested

A complete system to determine the speed limit by fusing a GIS and a camera

International audienceDetermining the speed limit on road is a complex task based on the Highway Code and the detection of temporary speed limits. In our system, these two aspects are managed by a GIS (Geographical Information System) and a camera respectively. The vision-based system aims at detecting the roadsigns as well as the subsigns and the lane markings to filter those applicable. The two sources of information are finally fused by using the Belief Theory to select the correct speed limit. The performance of a navigation-based system is increased by 19%

直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム (LAS) のバイオマーカーによるリスク評価に関する研究

筑波大学 (University of Tsukuba)201

直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム (LAS) のバイオマーカーによるリスク評価に関する研究

この博士論文は全文公表に適さないやむを得ない事由があり要約のみを公表していましたが、解消したため、2017年8月23日に全文を公表しました。筑波大学 (University of Tsukuba)201

Valorisation des copeaux sous formes d'aiguilles dans la production de mousses polyuréthane et polyisocyanurate

Les mousses polyuréthane (PUR) représentent le matériau le plus utilisé dans l’isolation thermique résidentielle. Cependant, leur utilisation est mise en péril due à la toxicité de leurs matières premières pétrochimique. D’un autre côté, les copeaux de bois, source abondante au Canada, sont sous-exploités principalement à cause du déclin de l’industrie papetière. Ce projet s’inscrit dans une tentative de pallier ces deux défis en incorporant de la matière biodégradable dans les mousses PUR. Cette étude vise d’une part à étudier l’effet de la taille et pourcentage de renfort en fibres de bois sur les propriétés mécaniques, thermiques et morphologiques des mousses PUR. D’autre part, il vise à optimiser les caractéristiques des PUR renforcées en utilisant des fibres traitées, en employant des fibres kraft et cellulose microcristallines et en modifiant le procédé de production. Des tests de masse volumique et de compression ont été effectués afin d’étudier l’effet du renfort sur les propriétés mécaniques des mousses. Des tests additionnels de microscopie confocale et de chimie de surface par spectroscopie infrarouge (FTIR) ont permis de comprendre les interactions entre fibres et matrice. La résistance thermique ainsi que le comportement au feu des mousses renforcées ont été étudiés par analyse thermogravimétrique et par calorimètre à cône. Afin de comparer les résultats obtenus pour les mousses PUR, des mousses polyisocyanurate renforcées ont été produites et caractérisées. La modification du procédé de fabrication par un mélange mécanique s’est avérée bénéfique dans l’augmentation de la résistance en compression de la mousse avec une résistance passant de 230 kPa pour la mousse sans renfort à 400 kPa pour les mousses renforcées avec des fibres non traitées. Le renforcement des mousses n’a cependant pas altéré leurs propriétés thermiques et leur comportement au feu avec une légère diminution des températures de dégradation. La chimie de surface et l’étude microscopique a révélé une très bonne adhésion entre les différents renforts et la matrice. L’emploi de fibres traitées a présenté une amélioration des propriétés mécaniques des mousses mais cette amélioration reste inférieure à l’effet du renforcement par des fibres non traitées. L’intérêt de cette recherche réside dans la possibilité d’apporter une valeur ajoutée aux mousses polyuréthanes par l’incorporation des copeaux souvent sous-exploités tout en apportant un caractère biodégradable aux mousses polyuréthanes

Improving pan-European speed-limit signs recognition with a new “global number segmentation” before digit recognition

International audienceIn this paper, we present an improved European speed-limit sign recognition system based on an original “global number segmentation” (inside detected circles) before digit segmentation and recognition. The global speed-limit sign detection and correct recognition rate, currently evaluated on videos recorded on a mix of French and German roads, is around 94 %, with a misclassification rate below 1%, and not a single validated false alarm in several hours of recorded videos. Our greyscale-based system is intrinsically insensitive to colour variability and quite robust to illumination variations, as shown by an on-road evaluation under bad weather conditions (cloudy and rainy) which yielded 84% good detection and recognition rate, and by a first night-time on-road evaluation with 75% correct detection rate. Due to recognition occurring at digit level, our system has the potential to be very easily extended to handle properly all variants of speed-limit signs from various European countries. Regarding computation load, videos with images of 640x480 pixels can be processed in real-time at ~20frames/s on a standard 2.13GHz dual-core laptop